Üzerlik tohumundaki (Peganum harmala L.) biyoaktif bileşiklerin, birleştirilmiş SFE-FIA-DAD sistemiyle ekstraksiyonu ve çok değişkenli spektral analizi
Extraction and multivariate spectral analysis of bioactive compounds in Peganum harmala L. seeds using hyphenated SFE-FIA-DAD system
- Tez No: 976020
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN KARA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, Peganum harmala L. örneği üzerinden yürütülen, yeşil ekstraksiyon, çevrim içi analiz, kemometrik modelleme bütünlüğüyle, analitik kimyada çok bileşenli doğal ürünlerin izlenmesi ve değerlendirilmesi açısından öncü bir örnek çalışma olarak sunulmaktadır. Sistemin, gelecekte endüstriyel ölçeğe entegre edilerek, çevrim içi üretim izleme, proses validasyonu ve ürün kalitesi kontrolü için güçlü bir araç hâline gelebileceği düşünülmektedir. Bitkisel ekstraksiyon süreçlerinde biyoaktif bileşiklerin gerçek zamanlı izlenmesi ve kantitatif tayini, analitik kimyada hâlen önemli bir zorluk alanıdır. Bu çalışmada, SFE sisteminin FIA ve DAD ile entegre edildiği, çok amaçlı bir analiz prosesi olan SFE-FIA-DAD birleştirilmiş sistemi geliştirilmiştir. Bu birleştirilmiş sistemde; SFE, izleme ve tayin işlemleri eş zamanlı olarak gerçekleştirebilmekte olup, biyoaktif bileşik yönünden zengin bir bitki olan Peganum harmala L. tohumları üzerinde uygulanmıştır. Ekstraksiyon koşulları, ekstraksiyon basıncı ve sıcaklığı, CO2 akış hızı parametreleriyle üç faktörlü, beş seviyeli merkezi kompozit tasarım (CCD) kullanılarak optimize edilmiştir. Elde edilen 20 farklı ekstrakt; standart kromatografik ve spektroskopik tekniklerle (HPLC-DAD/FLD, GC-FID, GC-MS) analiz edilmiştir. Aynı ekstraktlar kullanılarak, Proses Validasyon Yaklaşım adımları arasında yer alan hibrit yaklaşım modelli geliştirilmiş SFE-FIA-DAD sistemiyle analiz edilmiş ve elde edilen spektral veriler PCA, LDA, k-NN, SIMCA, PLS-DA ve çok çıkışlı PLS regresyon modelleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Spektral verilerden elde edilen sonuçlar ile, standart kromatografik ve spektroskopik tekniklerle elde edilen sonuçlar arasında R²> 0,93 düzeyinde yüksek korelasyon bulunmuştur. Sistemin yüksek analitik doğrulukla karşılaştırılması sağlanmıştır. Toplamda 11 hedef bileşik modele dâhil edilmiştir. Bu hedef bileşiklerden; harmaline, klorojenik asit, apigenin-7-glikozit ve gama-, delta-tokoferol bileşikleri için %85-110 tahmin doğruluğu (prediction accuracy) ve eğri altı alan (AUC) 1,00 düzeyinde yüksek sınıflandırma doğruluğu ile güvenilir şekilde tespit edilmiştir. Sistem, ekstraksiyon süresince çalıştırılmış, belirli zaman aralıklarında numuneler alınmış ve DAD yardımıyla spektral veriler toplanmıştır. Bu sayede ilk loop tabanlı kesikli modda çalıştırılmış ve zaman çözünürlüklü spektral veriler toplanmıştır. Ekstraksiyon sırasında bileşiklerin zaman temelli elüsyon profilleri tespit edilmiştir. İlk 120 dakikada alkaloitlerin, daha sonraki zaman dilimlerinde ise fenolik bileşiklerin yoğun olarak ekstrakte edildiği tespit edilmiştir. Geliştirilen sistem, yalnızca çözücü kullanımını azaltarak yeşil analiz yaklaşımına katkı sağlamakla kalmamış; aynı zamanda ayırma, türlerin kalitatif ve kantitatif analiz adımlarını tek bir yapı altında birleştirerek entegre ve uygulanabilir bir proses izleme aracı hâline gelmiştir. Bu yönüyle, sistemin farmasötik, gıda ve bitkisel ürün sanayisinde süreç izleme, kalite kontrol ve standartlaştırma uygulamalarına kolaylıkla entegre edilebileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
This doctoral study presents a pioneering example in analytical chemistry for the monitoring and evaluation of multicomponent natural products through the integration of green extraction, online analysis, and chemometric modeling, based on Peganum harmala L. seeds. The developed system is envisioned as a powerful tool for future industrial-scale applications such as real-time production monitoring, process validation, and product quality control. Real-time monitoring and quantitative determination of bioactive compounds during plant extraction processes still represent a significant challenge in analytical chemistry. In this study, a novel integrated platform SFE-FIA-DAD was developed as a multi-purpose analytical process combining Supercritical Fluid Extraction (SFE) with Flow Injection Analysis (FIA) and Diode Array Detection (DAD). The system allows simultaneous execution of extraction, monitoring, and determination processes, and was specifically applied to the seeds of Peganum harmala L., known for their richness in bioactive compounds. Extraction conditions were optimized using a three factor, five level Central Composite Design (CCD) involving extraction pressure, temperature, and CO₂ flow rate. A total of 20 extracts were obtained and analyzed using standard chromatographic and spectroscopic techniques (HPLC-DAD/FLD, GC-FID, GC-MS). These same extracts were then analyzed using the developed hybrid-mode SFE-FIA-DAD system, aligned with Process Validation Approach principles. Spectral data collected from the system were evaluated through PCA, LDA, k-NN, SIMCA, PLS-DA, and multi-output PLS regression models. Comparison of the spectral modeling results with reference chromatographic and spectroscopic data revealed high correlation values (R² > 0.93), indicating strong analytical agreement. In total, 11 target compounds were included in the modeling process. Among them, harmaline, chlorogenic acid, apigenin-7-glucoside, gamma-tocopherol, and delta-tocopherol were identified with high reliability, showing prediction accuracy between 85% and 110% and AUC values of 1.00, reflecting perfect classification performance. During the extraction process, the system was operated in a loop-based discontinuous mode, where spectral data were collected via DAD at specific time intervals. This enabled time-resolved spectral monitoring, and the elution profiles of bioactive compounds over time were successfully recorded. The results indicated that alkaloids were predominantly extracted within the first 120 minutes, followed by a higher extraction of phenolic compounds in later stages. The developed system not only contributes to the green analytical approach by significantly reducing solvent consumption but also merges separation, qualitative identification, and quantitative determination into a single integrated framework. This integration renders the platform a highly applicable real-time process monitoring tool. Owing to these features, the system can be readily adapted for use in pharmaceutical, food, and herbal product industries for process tracking, quality control, and standardization applications.
Benzer Tezler
- Üzerlik'in (peganum harmala L.) biyolojisi ve mücadele imkanları üzerine araştırma
Some investigations on biology and kontrol of peganum harmala L.
SEVİM BOZOĞLU
- Sigara'nın insan sağlığı ve çevre üzerindeki zararlı etkilerinin üzerlik bitkisi ile azaltılmasının araştırılması
Researching the reduction of cigarette's harmful effects on human health and environment with syrian rue plant
MERAL EVCİ
- Peganum harmala L. (üzerlik)'de azot gübrelemesinin tohum verimi, boyar madde ve alkaloit oranı üzerine etkisi
Effect of nitrogen fertilization on the alkaloid, dye stuff content and seeds yield of Peganum harmala L. (Syrian rue)
FATMA KÖSTEKÇİ
- Chenopodium foliosum (Moench) Aschers. ve Peganum harmala L. bitkilerinin içerdikleri bazı metal iyonlarının kimyasal analizi
Chemical analysis of Chenopodium foliosum (Moench) Aschers. and Peganum harmala L. plants containing some metal ions
LEYLA TUNAY
